Regulácia vykurovania prostredníctvom priestorových termostatov predstavuje efektívny spôsob, ako dosiahnuť optimálnu tepelnú pohodu a zároveň šetriť energiou. Termostat je kľúčovým zariadením, ktoré reguluje teplotu v rôznych prostrediach. Izbový termostat ponúka možnosť regulácie vykurovacieho alebo chladiaceho systému podľa potrieb užívateľa. Termostat je zariadenie, ktoré slúži na ovládanie kotla alebo iného zdroja vykurovania. V miestnosti či celej domácnosti udržuje stále teplotu, ktorú ste si nastavili. Izbový termostat zabezpečí, že vám bude doma príjemne teplo, a zároveň s ním ušetríte za vykurovanie. Zatiaľ čo predchádzajúce články sa venovali programovateľným termostatickým hlaviciam a ich elektronickým variantom, tento článok sa zameria na mechanické priestorové termostaty a ich princíp fungovania.
Čo je priestorový termostat a ako funguje?
Priestorový termostat je zariadenie slúžiace na porovnávanie požadovanej a aktuálne nameranej teploty v miestnosti. Termostat je diskrétne mechanické zariadenie, ktoré po dosiahnutí nastavenej teploty zmení svoj stav alebo stav svojich elektrických kontaktov. Tieto kontakty sa môžu používať v reléových obvodoch, napríklad na spúšťanie alebo zastavovanie rôznych strojov alebo na prenos informácií o dosiahnutí teploty do systému riadenia teploty. Samotné slovo pochádza z dvoch gréckych slov: "θερµο-", čo znamená teplo, a "στατός", čo znamená stojaci, nehybný.
Základný princíp fungovania termostatu je jednoduchý: Nameraná priestorová teplota sa porovnáva s nastavenou požadovanou teplotou. Ak je priestorová teplota nižšia ako požadovaná, výstupné relé termostatu sa sepne a pripojené zariadenie (zdroj tepla) je v chode. Ak je priestorová teplota vyššia ako požadovaná, výstupné relé termostatu sa rozopne a pripojené zariadenie sa vypne. Tento cyklický proces umožňuje efektívne riadenie lokálnych zdrojov tepla a udržiavanie komfortnej teploty v priestore.
Konštrukcia mechanických termostatov
Konštrukcia a funkcia termostatu závisí od typu použitého snímača. Konštrukcia a fungovanie termostatu závisí od typu použitého snímača a môže to byť bimetalová doska alebo kovová kapsula s kapilárnymi trubicami naplnenými kvapalinou alebo plynom. Mechanické priestorové termostaty predstavujú základné a často najlacnejšie riešenie. Ich hlavnou výhodou je, že nepotrebujú externé napájanie.
Princípy snímania teploty v mechanických termostatoch
-
Bimetalový pásik: Bimetalová doska sú dva heterogénne kovové pásy s rôznymi koeficientmi tepelnej rozťažnosti, ktoré sú navzájom zvarené. Počas zahrievania sa jedna z kovových dosiek viac rozpína, čo spôsobí, že sa po dosiahnutí nastavenej teploty ohne alebo narovná. Týmto mechanickým pohybom môže bimetalová doska rozpojiť alebo prerušiť elektrické kontakty alebo napríklad otvoriť ventil chladiacej kvapaliny. Elektromechanické termostaty udržujú napríklad teplotu elektrickej žehličky: v žehličke je bimetalový kontakt, ktorý pri dosiahnutí nastavenej teploty vypne prívod prúdu do vykurovacieho telieska; keď teplota klesne, kontakt sa opäť zopne.
-
Rozťažnosť plynov a kvapalín: Mechanické termostaty používajú mechanické komponenty, ako je napríklad membránový teplotný element naplnený plynom, ktorý vplyvom teplotnej rozťažnosti pôsobí na spínací kontakt. Princíp fungovania je založený na fyzikálnych vlastnostiach materiálov (rozťažnosť plynov, kvapalín). Najjednoduchšie termostaty sú mechanické: využívajú priamo rozťažnosť kvapalín a plynov k uzatváraniu ventilu kúrenia alebo chladenia. Typy snímačov sú najčastejšie membránový teplotný element plnený plynom.
Ďalším bežným termostatom je kapilárny termostat. Jeho činnosť je založená na prvom termodynamickom zákone, podľa ktorého musí termodynamický systém pri zmene teploty vykonávať mechanickú prácu, kým nedosiahne rovnovážny stav. Kapilárny termostat sa skladá z týchto prvkov:
- Kovová kapsula obsahujúca pracovnú kvapalinu (napr. glykol);
- Kapilárna trubica, ktorá spája snímač s riadiacou jednotkou termostatu;
- Riadiaca jednotka alebo elektromechanické relé, ktoré nastavuje požadovanú teplotu.
Keď sa kovová kapsula zahrieva, mení sa objem jej obsahu, ktorý cez kapilárnu trubicu tlačí na membránu relé, a keď sa dosiahne nastavená teplota, kontakty sa zatvoria alebo otvoria. Nastavenie teploty sa vykonáva mechanicky otáčaním skrutky termostatu alebo je nastavené z výroby na určitú teplotu.
-
Vosková náplň: Pre reguláciu chladenia automobilových motorov sa užívajú termostaty s voskovou náplňou, ktorá otvorí alebo privrie obeh chladiacej tekutiny.
Mechanické termostaty s kolieskom
Mechanické termostaty s kolieskom sú charakteristické svojím jednoduchým ovládaním a nezávislosťou na externom napájaní. Ovládanie sa zvyčajne vykonáva pomocou otočného kolieska s teplotnou stupnicou. Tieto termostaty nepotrebujú napájanie a ich funkcie sú obmedzené; primárne slúžia na zapnutie/vypnutie zdroja tepla pri dosiahnutí nastavenej teploty. Niektoré môžu mať indikáciu zapnutia zdroja tepla (svetelnú kontrolku), čo si však vyžaduje napájanie. Spínacie kontakty obsahujú spínacie alebo prepínacie kontakty, čo umožňuje ich využitie aj pre chladenie.
Najjednoduchšie termostaty používajú na nastavenie teploty potenciometer (jednoduché otáčacie koliesko), ktorým si navolíte požadovanú teplotu. Tieto nemajú displej ani iné možnosti nastavenia (napr. harmonogram, hodiny, atď.). Manuálne analógové termostaty nemajú žiadny displej, iba ovládacie prvky, ako sú kolieska alebo páčky, ktoré môžu, ale aj nemusia byť podsvietené.
HERZCULES - montážní návod odolné termostatické hlavice
Termostatické hlavice na radiátoroch
Termostat na radiátor sa často skrýva pod pojmom termostatická hlavica, čo je mechanický typ termostatu. Termostatické hlavice, ktoré riadia kuželku ventilu na otopných telesách, sú bežnou súčasťou systémov ústredného vykurovania. Termostatické hlavice sú prítomné v každom dome a každom byte. Napriek tomu sú jedným z konštrukčných prvkov vykurovania, na ktoré sa prihliada najmenej.
Úlohou termostatických hlavíc s ventilmi je regulovať teplotu v miestnosti. Pritom sa skladajú spravidla z jedného snímača - viditeľnej hlavice - a jedného ventilu. Otočením hlavice konštrukčného prvku sa nastaví požadovaná teplota. Vo vnútri hlavice sa nachádza kvapalina, ktorá mení svoj objem v závislosti od teploty v miestnosti a ovláda tak kužeľ ventilu. Ak je v miestnosti príliš teplo, médium sa rozpína a uzavrie ventil vo vykurovacom telese. Tým sa zníži prietok horúcej vody a odovzdáva sa menej tepla. Keď teplota znovu klesne, zmenší sa objem média v hlavici. Tým sa ventil otvorí a vykurovacia voda môže znovu prúdiť cez vykurovacie teleso. Manuálne nastaviteľné termostatické hlavice sú najčastejšie používaným druhom - prinajmenšom keď ide o regulovanie vykurovacích telies. Vyvinuli sa z jednoduchých ručných ventilov a reagujú samostatne na zmeny teploty v miestnosti. Termostatické hlavice sú výhodné a dajú sa namontovať bez väčšej náročnosti.
Mechanické termostatické hlavice pozná asi každý. Farebné označenie: Niektoré mechanické termostatické hlavice na radiátory majú stupnicu od 0 do 6, kde 0 znamená zatvorenie ventilu, hviezdička/vločka protimrazový režim (cca 6°C) a 6 maximálne otvorenie. Otočením hlavice na „0“ radiátor uzavrite, otočením na hviezdičku / vločku ho nastavíte do takzvaného protimrazového režimu (temperovanie - teplota neklesne pod cca 6 ° C), na „6“ je otvorený na maximum. Číslica 3 je však všeobecne ekvivalentom cca 20 ° C.
V protiklade ku starým ventilom sa nové ventily dajú aj vopred nastaviť - čo je predpoklad na vykonanie hydraulického vyváženia, aby sa vykurovací systém dal efektívne nastaviť a prevádzkovať. Ak má byť snímač mimo vykurovacieho telesa, je možné, aby systém fungoval aj v oddelenom vyhotovení. Tieto fungujú rovnako ako bežné termostatické hlavice vykurovacích telies.
Nastavenie teploty na termostatickej hlavici (orientačné hodnoty)
| Nastavenie na hlavici | Približná teplota (°C) | Popis |
|---|---|---|
| 0 | - | Ventil zatvorený, kúrenie vypnuté |
| * (vločka) | 6 | Protimrazový režim (temperovanie) |
| 1 | 12 | Mierne temperovanie |
| 2 | 16 | Úsporná teplota, spálňa |
| 3 | 20 | Komfortná teplota (obývačka) |
| 4 | 24 | Vyššia komfortná teplota |
| 5 | 28 | Veľmi teplá miestnosť |
| 6 | Max. | Ventil maximálne otvorený |
Umiestnenie termostatu a problém hysterézy
Správne umiestnenie priestorového termostatu je kľúčové pre jeho efektívnu funkciu. Termostat by mal byť umiestnený minimálne 1,5 metra nad podlahou. Vyhnúť sa priamym zdrojom tepla: Termostat by nemal byť umiestnený v blízkosti radiátorov, priamych slnečných lúčov, okien či dverí, pretože tieto faktory skresľujú meranie teploty. Ideálne miesto je v priestore, ktorý má reprezentovať celkovú teplotu v miestnosti alebo objekte. Ak je v objekte viac miestností, termostat by mal byť umiestnený v miestnosti, kde sa užívateľ najčastejšie zdržiava (napr. obývacia izba).
Aby to fungovalo správne, nesmú sa snímacie prvky inštalovať do oblastí, v ktorých je teplota z rôznych dôvodov oveľa vyššia alebo nižšia. To sa môže stať napríklad pri termostatických hlaviciach na vykurovacích telesách, ktoré sa inštalujú za závesy, záclony alebo do výklenkov, pretože na týchto miestach sa hromadí teplo a skresľuje výsledok. Dôsledok: Aj keď v miestnosti ešte vôbec nie je správna teplota, vykurovacie telesá prestanú vykurovať. V takomto prípade pomôžu napríklad termostatické hlavice s diaľkovým snímačom.
Osobitný problém predstavuje hysteréza termostatu, to je oneskorenie odozvy na regulačný zásah. Napríklad, keď ventil uzavrie prívod teplej vody do radiátora, teplota v miestnosti ďalej porastie, pretože radiátor je plný horúcej vody. Naopak pri poklese teploty sa ventil síce otvorí, bude však dlho trvať, než sa radiátor naplní teplou vodou. Vo výsledku bude teplota silne kolísať.
Výhody a obmedzenia mechanických termostatov
Mechanické termostaty sú skvelé pre tých, ktorí hľadajú jednoduché a cenovo dostupné riešenie. Sú vhodné najmä pre tých, ktorí sú často doma, nemajú problém s „ručným“ nastavovaním a uprednostňujú vykurovanie na stálu teplotu. Ich hlavnou úlohou je spínať kontakty pri nastavenej hodnote teploty. Obrovskou výhodou tohto riešenia je veľmi jednoduchá inštalácia, ktorá nevyžaduje žiadne zásahy do elektroinštalácie ani stavebné práce (platí najmä pre termostatické hlavice a zásuvkové termostaty).
S každým stupňom Celzia, o ktorý priemerná teplota klesne, ušetria majitelia domov približne 6 percent nákladov na vykurovanie. Ak ide o úsporu energie v dome, termostatické hlavice sú často podceňované. Ich výmena je však výhodná a môže prispieť k zníženiu nákladov na vykurovanie. V moderných a efektívne rekonštruovaných budovách sú pritom úspory nižšie, dôvodom sú menšie tepelné straty. To znamená, že aj vtedy, keď je termostatická hlavica odstavená, klesajú teploty vďaka vysokej energetickej kvalite len mierne.
V porovnaní s modernými digitálnymi termostatmi sú funkcie mechanických termostatov obmedzené. Digitálne priestorové termostaty ponúkajú pokročilejšie funkcie a presnejšiu reguláciu teploty. Sú ovládané elektronikou a často disponujú displejom zobrazujúcim rôzne informácie. Elektronické snímače (odporové, napäťové, digitálne) merajú teplotu a spracúvajú ju pomocou analógovej alebo digitálnej elektroniky. Tieto modely sú zvyčajne napájané zo siete alebo batérií a ovládajú sa pomocou tlačidiel, často s dotykovým displejom. Funkcie zahŕňajú programovanie denného/týždenného režimu, nastavenie teplotnej diferencie, počtu cyklov sepnutia, protimrazovej ochrany, zobrazenia aktuálnej a požadovanej teploty, dátumu, času, aktívneho programu a indikácie vybitých batérií. Niektoré modely majú aj podsvietený displej.